Komposit nano La0.6 Sr0.4 Co0.2 Fe0.8O3-8−SDC karbonat sebagai katod bagi sel fuel oksida pepejal bersuhu rendah

Abd Rahman, Hamimah (2013) Komposit nano La0.6 Sr0.4 Co0.2 Fe0.8O3-8−SDC karbonat sebagai katod bagi sel fuel oksida pepejal bersuhu rendah. PhD thesis, Universiti Kebangsaan Malaysia.

[img]
Preview
PDF
1090Kb

Abstract

Penyelidikan berkaitan bahan katod dikenalpasti sebagai kunci kepada penambahbaikan prestasi sel fuel oksida pepejal bersuhu rendah (low temperature solid oxide fuel cell, LTSOFC). Pembangunan bahan katod komposit merupakan pendekatan yang semakin mendapat perhatian untuk meningkatkan prestasi katod LT-SOFC terutamanya bagi sistem berasaskan komposit karbonat. Kajian ini menumpu kepada penghasilan katod komposit La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3- berkarbonat pada pelbagai suhu kalsin dan komposisi bagi LT-SOFC. Perkaitan di antara sifat serbuk katod yang dipengaruhi oleh komposisi dan suhu kalsin, kaedah pembentukan katod dan prestasi sel tunggal dikaji bagi mendapatkan sistem sel LT-SOFC yang baik. Komposit seria terdop samarium karbonat (SDCC) dan komposit NiO-SDCC masing-masing dipilih sebagai bahan elektrolit dan anod untuk sistem LT-SOFC ini. Katod LSCF-SDCC dihasilkan pada nisbah peratus berat LSCF terhadap SDCC 50:50 (LSCF-SDCC55), 60:40 (LSCF-SDCC64) dan 70:30 (LSCF-SDCC73) melalui pengisaran bebola bertenaga tinggi. Kesemua serbuk katod LSCF-SDCC dikalsin pada suhu di antara 700-900 C. Pencirian serbuk katod komposit melibatkan analisis morfologi dan taburan unsur serbuk menggunakan mikroskop elektron pengimbas pancaran medan (field emission scanning electron microscope, FESEM) dan spektroskopi tenaga serakan (energy dispersive spectroscopy, EDS). Sifat terma pekali pengembangan terma (thermal expansion coefficient, TEC) dikaji menggunakan alat dilatometer. Teknik pembelauan sinar-x (x-ray diffraction, XRD) digunakan untuk menentukan keserasian kimia dan analisis hablur katod komposit. Pengukuran prestasi elektrokimia sel tunggal dilakukan pada julat suhu 475-550 C dengan menggunakan mesin penguji SOFC. Imej pemetaan EDS menunjukkan campuran serbuk katod komposit LSCF-SDCC yang homogen telah berjaya dihasilkan. Kesemua komposisi katod LSCF-SDCC yang dikalsin pada suhu 700-900 C menunjukkan keserasian kimia yang baik apabila tiada fasa sekunder dikesan dalam profil XRD. Kehadiran karbonat di dalam katod LSCF-SDCC dibuktikan melalui analisis spektrum inframerah. Serbuk nano LSCF-SDCC dengan luas permukaan zarah 4.4-11.8 m2g-1 diperolehi. Katod komposit LSCF-SDCC55 mempunyai nilai TEC katod yang paling hampir dengan elektrolit (3.36x10-6) iaitu di antara 3.03x10-6-3.66x10-6. Serbuk komposit LSCF-SDCC55 memberikan sifat katod yang paling sesuai untuk analisis prestasi sel selanjutnya. Sel tunggal yang menggunakan kaedah penyalutan sluri bagi pembikinan katod mempamerkan nilai keupayaan litar terbuka (open circuit voltage, OCV) yang tinggi sedikit iaitu 1.08-1.19 V berbanding kaedah sepenekanan ekapaksi di antara 0.86-0.99V. Bagi kedua-dua kaedah pembentukan katod, suhu kalsin 750 C telah dikenalpasti sebagai suhu optimum bagi serbuk LSCF-SDCC55 kerana ketumpatan kuasa maksimum yang paling tinggi diperolehi daripada sel tunggal yang menggunakan serbuk ini. Kaedah pembentukan katod secara sepenekanan ekapaksi dan penyalutan sluri bagi sel tunggal masing-masing menghasilkan ketumpatan kuasa maksimum 139.91 mW/cm2 dan 127.78 mW/cm2 pada suhu operasi 550 C. Dapatan kajian menunjukkan pemilihan suhu kalsin, sifat serbuk katod dan kaedah pembentukan katod yang sesuai dan wajar mampu mempertingkatkan prestasi sel tunggal. Kajian ini memberi sumbangan berkesan kepada pembangunan sistem sel tunggal berprestasi tinggi bagi LT-SOFC dengan komposit LSCF-SDCC sebagai katod.

Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK2896-2986 Production of electricity by direct energy conversion
ID Code:4637
Deposited By:Normajihan Abd. Rahman
Deposited On:24 Dec 2013 08:53
Last Modified:24 Dec 2013 08:53

Repository Staff Only: item control page